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木虫 (职业作家)

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[交流] 锂电池老化机理研究新进展已有6人参与

为了更好地为新能源领域的科研工作者服务，材料人网推出新能源周刊，整理汇总过去一周世界范围内新能源材料研究的最新成果，以期能够为各位提供最新的知识，应对不断变化的世界。你们的满意，是我们不断前进的动力！

1、变废为宝：一种高容量低成本的“绿色”电极
Scientists convert harmful algal blooms into high-performance battery electrodes

美国韦恩州立大学的Da Deng博士以及其他几个研究人员发现，河湖中泛滥的蓝藻在氩气气氛下加热到700-1000℃，可以转化成一种所谓的“硬质碳”，并且可作为一种高容量电极材料应用到钠离子电池中。发展这项技术有望实现“双赢”，即在减轻赤潮克服环境威胁的同时也为钠离子电池提供了一种高容量低成本的“绿色”电极。

该研究成果已经发表在《Environmental Science & Technology》上。

2、钙钛矿电池效率再上新台阶
Thin film allows for scaling up perovskite cells and also raises efficiency

近期，来自中国、瑞士和日本三个国家的研究人员开发出一种新技术，即通过使用薄膜光收集器，在增大钙钛矿电池材料效率的同时还保证了其稳定性。该薄膜分为两层，一层是带正电的立方岩盐半导体，另一层是带负电的二氧化钛片材。该薄膜在钙钛矿电池中充当保护膜使电池材料免受潮湿，保证了其稳定性；同时由于膜的覆盖，还可以增加了导电性，提高了电池效率。

该研究成果已经发表在《Science》上。

3、锂电池老化机理研究新进展
Neutrons explain aging process in lithium ion batteries

制约锂离子电池发展的一个关键因素是其自身的老化问题。电池的容量不仅在循环过程中会发生衰减，在储存过程中也会衰减，各国研究人员想出各种各样的方法来研究电池的老化机理，但收效甚微。近期，慕尼黑工业大学的研究人员综合运用多种表征技术进一步揭示了锂离子电池老化的机理。

研究人员以石墨作为负极，镍钴锰酸锂（NMC）为正极制作成电池，在测试其电化学性能的同时，用X射线衍射仪分析了循环过程中的活性锂损失，用阻抗分析仪记录了电池阻抗增量，最后还利用中子活化分析仪对石墨电极上的微量过渡金属进行了测定。在此基础上，研究人员提出电池老化是因为循环过程中活性锂逐渐被消耗所致。

该研究成果已经发表在《Journal of The Electrochemical Society》上。

4、新型水基电解质提升电池性能
Salty solution to better, safer batteries

马里兰大学（UMD）和美国陆军研究实验室的研究人员设计出一种“水型盐”锂离子电池，和现有电池相比，该电池的效率更高，寿命更长，使用更安全。通过这一电池技术，能够将水基电解液的窗口电压从目前低于1.5V提高到3V以上，全电池的电压提高到2.3V以上，从而使得水电池首次在能量密度方面可匹敌于非水电池。并且该电池化学稳定性和热稳定性高，可以应用在潜艇等武器中，满足作战需要。

研究人员表示，超高浓度锂盐水基电解质是实现这一技术的关键，首次使用该电池时负极表面会形成一层保护层，使得电池同时获得循环性能和高电压性能的提升。

该研究成果已经发表在《Science》期刊上。

5、科学家发明“黏土”锂电池，应对极端环境
Scientists Use Clay to Create Better Lithium-Ion Batteries for Harsh Environments

近期，莱斯大学的研究人员利用黏土和离子液体分别作为隔膜和电解液制成锂电池，可在120℃的高温环境下提供稳定的电能。该研究团队在649℃的高温下加热黏土使其脱水，然后在无氧手套箱中，将室温状态下的离子液体和锂盐混合并掺入黏土，随后制成纽扣电池，并在不同的温度条件下进行了测试。

目前高温条件下使用的固体电解质由于电解质和电极间的相容性较差，电池的性能无法进一步提高。而研究人员此次发明的这种复合型电解质具有坚韧、传导能力强的特点，能够为电极提够极大的比表面积；其兼具固体电解质的热稳定性和液体电解质的润湿特性，可使电极之间接触良好。由这种复合型电解质制成的电池在高温下能维持稳定的3伏电压，充放电周期超过120次。

这种电池未来有望在航空、国防、石油和天然气等领域获得一席之地。

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